《电动汽车用锂离子动力电池产热模型构建技术规范》

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团体标准

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电动汽车用锂离子动力电池产热模型构建

技术规范

Technicalspecificationforconstructingheatgenerationmodelsoflithium-ion

batteriesforelectricvehicles

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国工业合作协会发布

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电动汽车用锂离子动力电池产热模型构建技术规范

1范围

本文件规定了锂离子动力电池产热模型的构建流程、模型、参数获取测试方法、模型验证等。

本文件适用于装载在电动汽车上的锂离子动力单体蓄电池，其他类型蓄电池参照执行。单体蓄电池

材料体系包括三元、磷酸铁锂，单体蓄电池类型包括方形、圆柱及软包。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T6425-2008热分析术语

GB/T19596-2017电动汽车术语

GB/T31467-2023电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能测试方法

GB38031-2020电动汽车用动力蓄电池安全要求

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

单体蓄电池secondarycell

将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置，通常包括电极、隔膜、电解质、外壳和端子，并被

设计成可充电。也称作电池单体。

内阻internalresistance

蓄电池中电解质、正负极群、隔膜等电阻的总和。

热导率thermalconductivity

热流密度与温度梯度之比，其中，热流密度是单位时间内传过单位面积界面的热量。

比定压比热容specificheatcapacityatconstantpressure

在恒定的压力下，单位质量的样品单位温升所需要的热量。也称作比热容。

1

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热流速率heatflowrate

单位时间传递的热量（dQ/dt），以W（瓦）表示。

电池单体熵热系数entropyheatcoefficientofcell

开路电位相对于温度的导数。也称作电池单体开路电压温度导数。

额定容量ratedcapacity

以制造商规定的条件测得的并由制造商申明的电池单体、模块、电池包或系统的容量值。

荷电状态state-of-charge

当前电池单体、模块、电池包或系统中按照制造商规定的放电条件可以释放的容量占实际容量的百

分比。

4符号和缩略语

SOC：荷电状态(State-of-Charge)。

UOC:电池开路电压。

5电池单体产热模型建模内容及流程

建模内容

热模型构建是基于锂离子动力电池产热机理，通过实验测试获取模型参数，建立电池单体产热率随

着不同倍率、不同SOC状态、不同环境工况改变的产热模型，具体示意关系见式(1)

(1)

式中，

�=f(𝑆�,�,�)

Q为产热速率，单位W（瓦）。

SOC为电池单体荷电状态，无量纲。

T为电池单体平均温度，单位K（开尔文）。

I为工况电流，单位为A（安培）。

建模流程

热模型构建流程主要包括热模型参数测试、参数提取、产热模型搭建、模型验证4个部分，具体参

见附录A.1。

6电池单体产热模型构建

热模型参数测试

2

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6.1.1电池单体热物性参数

电池单体结构件应包括：芯胞、外壳、汇流排、极柱、连接片，见图1。

注：方形、圆柱、软包结构形式存在差异，构成组件基本类似。

正极汇流排

正极汇流排

外壳

极柱

软连接片

电池单体

芯胞

图1电池单体结构件

热物性参数应包括：电池单体本体的X方向、Y方向导热系数、电池单体本体比热容、电池单体本体

密度、汇流排导热系数、汇流排比热容、汇流排密度。参数清单如表1所示。

表1电池单体热物性参数

参数类型推荐单位

密度kg/m³

芯胞热物性X方向导热系数W/(m·K)

参数Y方向导热系数W/(m·K)

比热容J/(kg·K)

密度kg/m³

汇流排导热系数W/(m·K)

极柱、连接比热容J/(kg·K)

片、外壳正极内阻之和Ω

负极内阻之和Ω

内阻Ω

电池单体

熵热系数V/K

注：本规范仅规定与电池单体产热相关的内阻和熵热系数测试方法。

6.1.2测试准备

测试可在普通环境测试箱开展，需确保电芯环境温度保证在要求环境温度±2℃。

温度传感器需均匀布置在电芯表面以及正负极端，方型、圆柱和软包电池温度传感器布置示意图见

附录B.1。

电池单体温度以传感器平均温度作为参考温度。

6.1.3电池单体内阻参数测试

3

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电池单体内阻，分为充电内阻和放电内阻，均随着电池SOC状态、倍率、温度而改变。测试条件应

包括不同SOC状态、不同倍率、不同温度下的充放电测试，测试间隔时间推荐为10ms。测试条件应依据

电池单体使用工况和环境确定，测试条件推荐如表2所示。

表2电池单体内阻测试参数取值

条件推荐说明

SOC理论范围0~100%，因实际测试限制，建议两侧分

5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、

SOC别取5%和95%，然后间隔5%各取一个值，分别为10%

90%、95%

和90%，10%与90%之间每间隔10%取一个点。

温度-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃可依据电池实际使用范围进行调整。

倍率0.1C、0.5C、1C、1.5C、2C、4C可依据电池实际使用范围进行调整。

具体测试流程为：先选定一个温度，再选定一个SOC进行不同倍率的充放电测试，然后依次切换下

一个SOC点，SOC测试遍历完成后，切换到下一个温度，具体流程见附录B.2。测试方案可以根据实际情

况进行调整。

电池单体参数提取

6.2.1内阻参数测试及提取

为了针对电池使用过程中可能的各种工况，采用直流内阻参数提取方法对电池内阻进行参数提取，

方法参考GB/T31467-2023，内阻计算采用时间间隔值，推荐如表3所示。具体提取示例见附录B.3。

表3内阻计算采样时间间隔推荐值

间隔推荐说明

间隔110ms针对工况快速极快工况，例如脉冲加热工况等。

间隔2100ms针对工况快速变化工况，例如车辆实际使用工况。

间隔31s针对工况变换缓慢或恒倍率工况。

6.2.2熵热参数测试及提取

根据6.1.2中测试数据，通过熵热系数定义计算某个SOC状态下的电池单体熵热系数，见公式（2），

(2)

∂�OC�OC_T2−�OC_T1

式中，∂�=�2−�1

为电池单体熵热系数，单位V/K。

∂�OC

∂�为温度为T2下的电池开路电压。

为温度为T1下的电池开路电压。

�OC_T2

T1、T2为电池单体温度。

�OC_T1

依据公式(2)，计算不同SOC下的电池单体熵热系数。具体提取示例见附录B.4。

产热模型搭建

电池单体产热包括可逆热和不可逆热，见公式（3），

(3)

2∂�OC

式中，右侧第一项为不可逆热，第二项为�可=逆�热⋅�。cell+�⋅�⋅∂�

Q为热源,单位W(瓦)。

I为电流，单位A(安倍)。

Rcell为电池内阻,单位Ω(欧姆),为6.2.1提取的内阻参数，为关于SOC、温度、倍率、采样时间的

多维表格，表格示例见附件B.5。

T为电池温度，单位K(开尔文)。

4

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E

OC为电池熵热系数，单位V/K，为6.2.2提取的熵热系数，是关于SOC的一维表格，表格示例见附

T

件B.6。

基于电池自身高度非线性特性，产热模型计算过程中内阻和熵热系数推荐采用差值方法，内插采用

三次样条曲线法，外推方法采用曲线外推或线性外推，算法实现流程参见附录。

产热模型验证

6.4.1验证工况

电池单体产热模型验证为了避免外部条件影响，采用绝热工况测试进行验证。绝热测试条件如表：

表3绝热测试条件

温度推荐说明

温度-10℃、25℃、40℃

工况0.5C、1C、NEDC针对工况快速变化工况，例如车辆实际使用工况。

6.4.2验证方法

通过公式（3）计算的产热率与绝热设备测试获得产热率直接对比。温度平均偏差在3%以内判定为

模型可用。

5

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A

A

附录A

（资料性）

电池单体产热模型建模流程

A.1建模流程图。

准备

电池单体参数获取

电池单体内阻、熵热系数电池单体热物性测试

测试

电池单体参数提取

电池单体热模型构建

N

电池单体模

型验证

Y

模型使用

文件保存

6

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附录B

（资料性）

电池单体产热模型构建

B.1电芯参数测试温度传感器布置示意图

正面

侧面

顶面

热电偶

B.2电池单体内阻参数测试流程

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准备

温度调整

SOC调整

倍率放电测试

下一个

温度

SOC恢复

下一个下一个

倍率充电测试

倍率SOC

SOC恢复

N

倍率遍历完成

Y

N

SOC遍历完成

N

温度遍历完成

数据保存

8

T/CICXXXXX—XXXX

B.3电池单体内阻参数提取示例

准备

充放电数据提取

选定各SOC采样点

提取放电前10s的电压

和电流数据

计算内阻

下一个

SOC

N

SOC遍历完成

Y

数据保存

9

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B.4熵热系数提取示例

准备

开路电压提取

选定各SOC采样点

温度提取

计算熵热系数

下一个

SOC

N

SOC遍历完成

Y

数据保存

10

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B.5内阻表格示例

倍率1倍率2倍率3倍率4倍率5

温度1（℃）内阻值1（mΩ）

温度2（℃）

温度3（℃）

B.6熵热系数表格示例

SOC1SOC2SOC3SOC4SOC5

熵热系数

（V/K）

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《电动汽车用锂离子动力电池产热模型构建

技术规范》团体标准征求意见稿编制说明

一、项目来源

锂离子动力电池产热模型作为电池及整车企业产品开发仿真验

证过程中的关键模型，直接决定热仿真结果的准确性，影响产品的开

发周期。为规范锂离子动力电池产热模型，提升企业模型通用性，推

进行业整体发展，助力我国制造强国战略。中国工业合作协会正式批

准立项《电动汽车用锂离子动力电池产热模型构建技术规范》（团体

标准：2024-050-T-CIC）。本标准由国联汽车动力电池研究院有限责

任公司提出，中国工业合作协会归口，广汽埃安新能源汽车股份有限

公司、欣旺达动力科技股份有限公司、惠州亿纬锂能股份有限公司等

组织共同参与编制。

二、标准名称变更

为界定标准的适用范围，《锂离子动力电池产热模型构建技术规

范》标准名称修改为《电动汽车用锂离子动力电池产热模型构建技术

规范》。

三、标准编写的目的、意义

制造业是国民经济的基础，是立国之本，强国之基，兴国之器。

中国制造强国战略旨在将中国制造从量的积累向质的飞跃，提高中国

制造业的技术水平和核心竞争力，从而实现制造业的转型升级，走向

制造业的高质量发展。数字化、低碳绿色是制造强国发展的新趋势。

仿真技术高效率低成本的优势能够很大助力制造的数字化和低碳化。

新能源汽车行业以自身低碳助力结合仿真技术更能凸显数字制造、低

碳制造的优势。目前整体行业形势是设计与制造规模我国有规模优势，

但计算仿真的应用，包括算法、软件、规范及应用，我国仍处于追赶

阶段。我国在仿真技术规范上的建立与国外发达国家相比仍然存在较

大的差距，锂离子动力电池作为我们的优势产业，其相关的仿真技术

规范建立整体之后我们产业发展，相关规范标准的建立，有助于我们

整体产业更快更好的发展，实现仿真技术规范上的弯道超车。

锂离子动力电池作为新能源汽车的主要能源载体，其热特性不仅

影响其使用性能（包括功率特性、温升、寿命等），更影响其安全性

（包括热失控、析锂等），因此在锂离子动力电池开发及使用阶段，

其热特性的仿真和监测一直是最重要的部分。目前，因为各企业对于

锂离子动力电池产热特性的理解、仿真目的以及对模型简化考虑，采

用的模型各部相同，包括恒定电阻产热、等效电路产热、电化学-热

模型产热以及实测产热速率，在模型使用上，针对不同的热模型，为

了达到仿真精度，在其他方面做想用的等效处理，例如接触、散热等。

以上情况，极大的阻碍了计算仿真结果的